高考物理復(fù)習(xí) 高效學(xué)習(xí)方略 81 磁場課件

第八章磁場考綱導(dǎo)航考綱展示1.磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度、磁感線2磁通量3通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向4安培力、安培力的方向5勻強(qiáng)磁場中的安培力6洛倫茲力、洛倫茲力的方向 7洛倫茲力公式 8帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的運(yùn)動(dòng) 9質(zhì)譜儀和回旋加速器 說明：(1)安培力的計(jì)算只限于電流與磁感應(yīng)強(qiáng)度垂直的情形 (2)洛倫茲力的計(jì)算只限于速度與磁場方向垂直的情形 權(quán)威解讀 1.會(huì)用安培定則、左手定則分析解決通電導(dǎo)體或帶電粒子在磁場中的受力及平衡和運(yùn)動(dòng)類問題 2掌握帶電粒子在勻強(qiáng)磁場中的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，確定其圓心、半徑、運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)動(dòng)時(shí)間等問題，特別注意“邊界問題”以及由周期性引起的多解問題 3掌握帶電粒子在復(fù)合場中運(yùn)動(dòng)的問題 4能夠解決電流天平、速度選擇器、磁流體發(fā)電機(jī)、質(zhì)譜儀、回旋加速器等磁場在生活和科技方面的應(yīng)用問題.一、磁場、磁感應(yīng)強(qiáng)度1磁場(1)基本性質(zhì)：磁場對(duì)放入其中的磁體、 和 有磁場力的作用電流電流運(yùn)動(dòng)電荷運(yùn)動(dòng)電荷 同名磁極相互，異名磁極相互 ，磁體之間、磁體與電流之間、電流(或運(yùn)動(dòng)電荷)與電流(或運(yùn)動(dòng)電荷)之間的相互作用都是通過 發(fā)生的 (2)方向：規(guī)定在磁場中的任一點(diǎn)，小磁針 所受磁場力的方向或小磁針靜止時(shí)， 的指向?yàn)樵擖c(diǎn)的磁場方向排斥排斥吸引吸引磁場磁場N極極N極極強(qiáng)弱和方向強(qiáng)弱和方向 N極極 特斯拉特斯拉 二、磁感線、通電直導(dǎo)線和通電線圈周圍磁場的方向1磁感線(1)定義：在磁場中畫出一系列曲線，使曲線上任意點(diǎn)的 都跟該點(diǎn)的磁場方向一致，這一系列曲線即為磁感線(2)特點(diǎn)：磁感線的疏密表示磁場的 ，磁感線密的地方磁場強(qiáng)，磁感線疏的地方磁場 切線方向切線方向強(qiáng)弱強(qiáng)弱弱弱 磁感線是 曲線，沒有起點(diǎn)和終點(diǎn)在磁體外部，從極指向極，在磁體內(nèi)部從 極指向極 同一磁場的磁感線不中斷，不 ，不相切閉合閉合NSSN相交相交 2條形磁鐵和蹄形磁鐵磁場的磁感線分布，如圖所示 3電流的磁場直線電流直線電流的磁場的磁場通電螺線通電螺線管的磁場管的磁場環(huán)形電流環(huán)形電流的磁場的磁場特點(diǎn)特點(diǎn)無磁極、非勻無磁極、非勻強(qiáng)且距導(dǎo)線越強(qiáng)且距導(dǎo)線越遠(yuǎn)處磁場遠(yuǎn)處磁場與條形磁鐵的磁與條形磁鐵的磁場相似，管內(nèi)為場相似，管內(nèi)為 磁場且磁磁場且磁場場 ，管外，管外為非勻強(qiáng)磁場為非勻強(qiáng)磁場環(huán)形電流的兩環(huán)形電流的兩側(cè)是側(cè)是N極和極和S極且環(huán)兩側(cè)離極且環(huán)兩側(cè)離圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，圓環(huán)中心越遠(yuǎn)，磁場磁場越弱越弱勻強(qiáng)勻強(qiáng)最強(qiáng)最強(qiáng)越弱越弱直線電流直線電流的磁場的磁場通電螺線通電螺線管的磁場管的磁場環(huán)形電流環(huán)形電流的磁場的磁場安培定則安培定則立體圖立體圖直線電流直線電流的磁場的磁場通電螺線通電螺線管的磁場管的磁場環(huán)形電流環(huán)形電流的磁場的磁場橫截面圖橫截面圖(從上往下看從上往下看)(從左向右看從左向右看)(從右向左看從右向左看)縱截面圖縱截面圖三、安培力1安培力的方向(1)安培力：通電導(dǎo)線在磁場中受到的力(2)左手定則：伸開左手，讓拇指與其余四指 ，并且都與手掌在同一個(gè)平面內(nèi)讓磁感線垂直掌心進(jìn)入，并使四指指向 方向，這時(shí)所指的方向就是通電導(dǎo)線在磁場中所受安培力的方向(3)兩平行的通電直導(dǎo)線間的安培力：同向電流互相 ，異向電流互相垂直垂直電流所指電流所指大拇指大拇指吸引吸引排斥排斥 2安培力的大小 當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度B的方向與導(dǎo)線方向成角時(shí)，F(xiàn) .這是一般情況下的安培力的表達(dá)式，以下是兩種特殊情況： (1)當(dāng)磁場與電流 時(shí)，安培力最大，F(xiàn)maxBIL. (2)當(dāng)磁場與電流 時(shí)，安培力等于零BILsin 垂直垂直平行平行 1下列關(guān)于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的說法中正確的是() A通電導(dǎo)線受磁場力大的地方磁感應(yīng)強(qiáng)度一定大 B通電導(dǎo)線在磁感應(yīng)強(qiáng)度大的地方受力一定大 C放在勻強(qiáng)磁場中各處的通電導(dǎo)線，受力大小和方向處處相同 D磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向跟放在磁場中的通電導(dǎo)線受力的大小和方向無關(guān)解析D因?yàn)榇艌鲋心滁c(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向由磁場本身決定，與通電導(dǎo)線的受力及方向都無關(guān)，故A錯(cuò)誤，D正確因?yàn)橥妼?dǎo)線在磁場中受力的大小不僅與磁感應(yīng)強(qiáng)度有關(guān)，而且與通電導(dǎo)線的取向有關(guān)，故B錯(cuò)誤對(duì)C選項(xiàng)雖然勻強(qiáng)磁場中磁感應(yīng)強(qiáng)度處處相等，但當(dāng)導(dǎo)線在各個(gè)位置的方向不同時(shí)，磁場力是不同的(導(dǎo)線與磁場垂直時(shí)受磁場力最大，與磁場平行時(shí)受磁場力為零)，而C中沒有說明導(dǎo)線在各個(gè)位置的取向是否相同，故C錯(cuò)誤 2.磁場中某區(qū)域的磁感線如圖所示，則() Aa、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，BaBb Ba、b兩處的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小不等，BaBb C同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力大 D同一通電導(dǎo)線放在a處受力一定比放在b處受力小解析B在磁場中，磁感線的疏密表示磁場的強(qiáng)弱，故BaBb，選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；同一通電導(dǎo)線如果都垂直放入磁場中，則在a處受力一定比b處受力小，但如果導(dǎo)線與磁場平行放置，受力均為零，故選項(xiàng)C、D均錯(cuò)誤3一根容易形變的彈性導(dǎo)線，兩端固定導(dǎo)線中通有電流，方向如圖中箭頭所示當(dāng)沒有磁場時(shí)，導(dǎo)線呈直線狀態(tài)；當(dāng)分別加上方向豎直向上、水平向右或垂直于紙面向外的勻強(qiáng)磁場時(shí)，描述導(dǎo)線狀態(tài)的四個(gè)圖示中正確的是()解析D電流與磁場平行放置時(shí)不受磁場力，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；電流與磁場垂直放置時(shí)，由左手定則知選項(xiàng)D正確 4在如圖所示電路中，電池均相同，當(dāng)電鍵S分別置于a、b兩處時(shí)，導(dǎo)線MM與NN之間的安培力的大小分別為fa、fb，可判斷這兩段導(dǎo)線() A相互吸引，fafb B相互排斥，fafbC相互吸引，fafb D相互排斥，fafb解析D由圖可知無論電鍵置于a或b，導(dǎo)體中的電流方向均由MM和NN，由安培定則可知MM在NN處產(chǎn)生的磁場方向垂直板向上，由左手定則知NN受到的力向外，即這兩段導(dǎo)線相互排斥；電鍵分別置于a、b兩處時(shí)，在b處的電流較大，所以有faI2；a、b、c、d為導(dǎo)線某一橫截面所在平面內(nèi)的四點(diǎn)，且a、b、c與兩導(dǎo)線共面；b點(diǎn)在兩導(dǎo)線之間，b、d的連線與導(dǎo)線所在平面垂直磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零的點(diǎn)是()Aa點(diǎn) Bb點(diǎn) Cc點(diǎn) Dd點(diǎn)解析C由安培定則畫出a、b、c、d的磁感線的分布圖，由圖可知a、c兩點(diǎn)的磁場方向相反，當(dāng)B1B2時(shí)該點(diǎn)處的磁感應(yīng)強(qiáng)度可能為零，又I1I2，故該點(diǎn)距I1距離應(yīng)比I2大，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤 3.將一個(gè)質(zhì)量很小的金屬圓環(huán)用細(xì)線吊起來，在其附近放一條形磁鐵，磁鐵的軸線與圓環(huán)在同一個(gè)平面內(nèi)，且通過圓環(huán)中心，如圖所示，當(dāng)圓環(huán)中通以順時(shí)針方向的電流時(shí)，從上往下看() A圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵 B圓環(huán)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵 C圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，靠近磁鐵 D圓環(huán)逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，遠(yuǎn)離磁鐵 解析C該通電圓環(huán)相當(dāng)于一個(gè)垂直于紙面的小磁針，N極在內(nèi)，S極在外，根據(jù)同極相互排斥，異極相互吸引，可得C項(xiàng)正確 4.等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)a、b、c處，各有一根長直導(dǎo)線垂直穿過紙面，三根導(dǎo)線均通有大小不變的恒定電流，方向均垂直于紙面向里，如圖所示已知IaIb，則過c點(diǎn)的導(dǎo)線所受安培力的方向可能是() AF1 BF2 CF3 DF4解析D由安培定則可知，通電導(dǎo)線a在導(dǎo)線c處所產(chǎn)生的磁場方向與a、c連線垂直，并偏離PQ指向左下方，導(dǎo)線b在導(dǎo)線c處所產(chǎn)生的磁場方向與b、c連線垂直，并偏離PQ指向右下方由于IaIb，所以導(dǎo)線c處的合磁場方向并不在直線PQ上，而是介于PQ和b、c連線之間所以，由左手定則可知，導(dǎo)線c所受安培力的方向可能是F4.5(2012濟(jì)南模擬)如圖所示，在傾角為30的斜面上，固定一寬L0.25 m的平行金屬導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上端接入電源和滑動(dòng)變阻器R.電源電動(dòng)勢(shì)E12 V，內(nèi)阻r1 ，一質(zhì)量m20 g的金屬棒ab與兩導(dǎo)軌垂直并接觸良好整個(gè)裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.80 T、垂直于斜面向上的勻強(qiáng)磁場中(導(dǎo)軌與金屬棒的電阻不計(jì))金屬導(dǎo)軌是光滑的，取g10 m/s2，要保持金屬棒在導(dǎo)軌上靜止，求：(1)金屬棒所受的安培力(2)通過金屬棒的電流(3)滑動(dòng)變阻器R接入電路中的阻值解析(1) F安mgsin 30，得F安0.1 N.【答案】(1)0.1 N(2)0.5 A(3)23